第三章 径迹测量——固体探测器..

位置分辨率是由微条与微条之间的距离p决定的 举例：探测到电荷(大于阈值)，利用微条中心来作为带电粒子的坐标 典型的p值20m-150m之间 如果p为50m，则位置分辨率为14.4m
偏置电阻器与直流耦合
偏置电阻器 需要隔离微条以使彼此 测量或收集每个微条的电荷 高阻抗偏置连接 (1M电阻器) 耦合电容 通过电容耦合输入放大器是为了 避免由于漏电流而带来的直流电输入 电容和电阻的积分 偏置电阻是由掺杂的多晶硅组成 电容是由金属输出线，这些金属线是由绝 缘材料层(SiO2,Si3N4)彼此 分开
半导体探测器的缺点是：对辐射损伤比较敏 感，如果受到强辐射其性能将变差。
双面硅探测器
得到第二维坐标
把p+和n+放在探测器的两面如图，并且 分别读出信号。
问题：电子堆积层
由于在Si和SiO2界面的电子堆积层，所以 n+-strip并不是绝缘的。这个效应是由于在 SiO2层的正电荷感应电子而产生的。
电荷收集时间
扩散
由于漂移电荷载体的散射，电荷“云”发生扩散，在td时间以后半径
电子和空穴的半径相同，因为td1/ 典型的电荷半径6m，我们可以利用 这个来得到更好的位置分辨，因为两相 邻微条分享这些电荷(寻找电荷分布重 心)，但需保证漂移时间足够长(低电场内)
半导体探测器的特点
半导体探测器的优点
3很宽线性范围
由于再一定能量范围内，半导体的平均电离能与入射粒子的基本能量无 关，所以半导体探测器具有很好的线性范围。
4非常快的响应时间
由于半导体的电子和空穴迁移率很高，而且探测器很薄，它的电荷在很 小的区域内收集，所以响应时间非常快，一般可达5ns。
5体积可做得很小
由于半导体密度大，有一定刚度，所以它可以做得很薄，典型厚度是 300m。
解决：“破坏”电子堆积层
探测器模块
硅漂移探测器
混合像素探测器
电荷耦合器CCD-Charged Coupled Devices
MAPS-Monolithic Active Pixel Sensors
DEPFET-DEP(leted)F(ield)E(ffect)T(ransistor)
LHC的例子：CMS的径迹探测器
1非常好的位置分辨率
目前是高能物理探测器和核探测器中位置分辨率最好的。这是因为半导 体密度比气体高得多，带电粒子穿过探测器产生的电子－空穴对的密度 比一个大气压的气体高三个数量级。另外信噪比也比较高，并且每个读 出条对应一路读出电子学，更有利于空间分辨率的提高。目前硅微条探 测器的位置分辨率可好于＝1.4m
在这个体积中有 的自由电荷 载体，而由最小电离粒子产生的电子－空 穴对只有 自由电荷载体的减少，也就是 消耗探测器 大多数探测器都是利用反向偏置 的p-n结
掺杂、电阻系数以及p-n结
反向偏置p+n结
消耗电压的计算(二极管)
百度文库
单面微条探测器
P+层嵌在微条 (二极管微条探测器)里，而微条直接与读出系统相连
第三章 固体探测器
1为什么要用半导体探测器？ 2半导体探测器是如何做成的，又是如何工作 的？ 3探测器类型：微条和像素探测器、CCD 4例子：LHC上的探测器
1固体探测器——为什么要用硅？
硅晶体的一些特性参数
可选择的半导体
如何得到信号？
纯的(不掺杂)半导体的电子密度为n， 空穴密度为p，并且n=p=ni，对于Si 来说，
2很高的能量分辨率
半导体探测器的能量分辨率比气体探测器高大约一个数量级。这是因为 半导体中电离产生电子－空穴对只需3eV左右的能量，而气体原子电离 需要30eV。而且带电粒子在半导体中的能损也很高，大约为390 eV/m。因此同样能量的带电粒子在半导体中产生的电子－空穴对数要 比气体中产生的离子对高一个数量级以上。这样电荷数的相对统计误差 也比气体小很多，所以能量分辨率很高。
电荷信号
对于最小电离粒子所产生的电荷
信噪比(S/N)
Landau分布有一个低能尾巴
-由于噪声的加宽作用而变得更低
由NADC>噪声尾巴来选择好的击中
如果CUT太高 如果CUT太低 效率损失大 将混入很多噪声
S/N的典型值>10-15，探测器由于
辐射而受到损坏将降低S/N
电荷收集时间与扩散